2001～2010年中国能源碳排放与城市扩张脱钩分析

宋小青, 易红超, 叶晓琪, 肖宏伟

(1. 广州大学 地理科学学院, 广东 广州　510006; 2. 湖南省地质科学研究院, 湖南 长沙　410007; 3. 国家信息中心, 北京　100045)



2001～2010年中国能源碳排放与城市扩张脱钩分析

宋小青1, 易红超2, 叶晓琪1, 肖宏伟3

(1. 广州大学 地理科学学院, 广东 广州510006; 2. 湖南省地质科学研究院, 湖南 长沙410007; 3. 国家信息中心, 北京100045)

城市扩张与工业化、经济发展和能源消费关联紧密,据此构建能源碳排放与城市扩张脱钩分析模型.在此基础上，运用能源消费及城市土地统计数据，分2001～2010年、2001～2006年(“十一五”)、2006～2010年(“十二五”)3个时段，在全国、东中西部、省域3个层面开展中国能源碳排放与城市扩张脱钩关系的比较分析.结果表明，2001～2010年，中国能源碳排放快速增长且增速超过城市土地扩张速度，能源碳排放减排压力较大.能源消费的减排技术、能源消费结构和能源利用效率还亟需提升.“十一五”至“十二五”期间，中国能源碳排放减排压力有所减缓，同时东中西、省域之间差异显著.

城市扩张; 能源消费; 碳排放; 脱钩分析; 中国

工业革命以来，因化石燃料燃烧等人类活动和土地利用变化而产生的碳排放显著地改变了全球及区域气候[1-2].由此导致的气候变化，无论是对国民经济与社会发展，还是对生态系统管理，均形成了巨大挑战.自20世纪90年代《联合国气候变化框架公约》及其《京都议定书》颁布以来，减排及发展低碳经济被各国政府列为重要工作.

我国正值城市化加速发展时期，各行各业对能源需求依然强劲.同时，以往经济高速增长所形成的粗放型发展方式在未来一段时期内还难以根本扭转.因此，全球减排与低碳发展模式不仅为我国转型发展带来了机遇，也对我国国民经济建设提出了巨大挑战.

新世纪以来，我国城市化进程明显加快.2001～2010年，人口城市化水平从37.66%增长到49.95%，年均增长1.23%，比1991～2000年年均高出0.93个百分点[3].遥感监测结果表明，城市扩张是我国城市化快速发展的重要推手[4-5].随着城市化加快发展，经济发展水平快速提升，由此形成了强劲的能源消费.2001～2010年，人均GDP增长了252.56%，能源消费量增长了155.18%[3].由此可见，城市扩张与能源碳排放存在不可割裂的联系.2014年，我国人口城市化水平仅54.77%[3].未来城市扩张仍然不可避免.那么，合理引导城市扩张的同时，实现能源碳排放与城市扩张的脱钩，是协调国民经济建设与低碳发展的必然选择.尽管我国已率先在上海、保定开展低碳城市建设试点并明确了低碳城市评价指标体系[6-7]，但城市扩张与能源碳排放究竟是否脱钩、如何脱钩仍然悬而未决.

基于以上考虑，本文在构建脱钩模型基础上,诊断并比较分析2001～2010年省域城市扩张与能源碳排放脱钩状况，以期为城市化转型与低碳城市建设提供参考.

1　研究方法与数据

1.1能源碳排放与城市扩张脱钩分析模型

从我国经济发展脉络来看，工业化是经济发展的主导力量.城市扩张带动农村劳动力大量转移和城市土地快速增长，保障了工业化发展所需的劳动力和土地资源.而工业化快速发展直接推动经济社会发展水平整体提升，带动能源消费大幅提升.可见，城市扩张与工业化、经济发展和能源消费关联紧密.2001～2010年，工业化推动国民经济迅速发展，由此带动了强劲的能源需求，不可避免地产生了碳排放.据此，引入TAPIO提出的脱钩模型思想[8-10]，基于弹性分析方法将能源碳排放与城市扩张之间的脱钩关系分解如下：

E(c,lu)=E(c,ec)×E(ec,Gpc)×E(Gpc,ilp)×E(ilp,lu)

(1)

E(c,lu)=Ic/Ilu

(2)

E(c,ec)=Ic/Iec

(3)

E(ec,Gpc)=Iec/IGpc

(4)

E(Gpc,ilp)=IGpc/Iilp

(5)

E(ilp,lu)=Iilp/Ilu

(6)

式中,E(c,lu)为能源碳排放与城市扩张之间的脱钩指数,可划分为强脱钩、衰退性脱钩和弱脱钩状态，以及强负脱钩、扩张性负脱钩和弱负脱钩状态(图1).其中，强脱钩是最佳状态；强负脱钩是最不利的状态；E(c,ec)为能源碳排放与能源消费量之间的脱钩弹性，该弹性实质揭示的是能源减排技术，故又称减排弹性；E(ec,Gpc)为能源消费量与人均GDP之间的脱钩弹性，该弹性实质揭示的是经济发展过程中能源消费结构和能源利用效率，故又称消费弹性；E(Gpc,ilp)为人均GDP与工业化发展之间的脱钩弹性，该弹性实质揭示的是发展对工业化扩张经济的依赖，故又称经济发展弹性；E(ilp,lu)为工业化与城市扩张之间的脱钩弹性，该弹性实质揭示的是城市扩张对工业化的贡献，故又称工业化弹性；Ic为能源碳排放量增长率.能源碳排放量采用能量消费量统计数据及IPCC公布的CO2排放系数(http://www.ipcc-nggip.iges.or.jp/)进行测算；Ilu为土地城市化增长率，土地城市化及城市土地面积占土地总面积的比重；Iec为能源消费量增长率；IGpc为人均GDP增长率；Iilp为工业用地率的增长率，即工业用地占城市土地比重的增长率.

图1　城市扩张与能源碳排放脱钩分析模型[9,11-12]

Fig.1Decoupling model of urban expansion and energy carbon emissions[9,11-12]

1.2分析体系

为揭示城市扩张与能源碳排放脱钩的时空变化，按如下体系开展分析：

(1)时间阶段分析.考虑到“十二五”与“十一五”时期国民经济与社会发展的差异，将2001～2010年划分为2001～2006年和2006～2010年2个时段，开展时段对比分析；

(2)空间差异分析.考虑到区域发展差异以及政策启示的可操作性，以省域为分析尺度，分全国、东中西、省域3个层面开展空间差异分析.其中，东部地区包括北京、天津、河北、辽宁、上海、江苏、浙江、福建、山东、广东、海南等省、自治区、直辖市；中部地区包括山西、内蒙古、吉林、黑龙江、安徽、江西、河南、湖北、湖南等省、自治区；西部地区包括广西、重庆、四川、贵州、云南、西藏、陕西、甘肃、宁夏、青海、新疆等省、自治区、直辖市.

1.3数据来源

收集整理2001年、2006年和2010年省、自治区、直辖市土地总面积、城市土地面积、工业用地面积、人均GDP及各类能源消费量等数据，构建研究所需的面板数据集.其中，土地总面积、人均GDP源于《中国统计年鉴》[3]；城市土地面积、工业用地面积源于《中国城市建设统计年鉴》[13]及《中国城市统计年鉴》[14]；能源消费量源于《中国能源统计年鉴》[15].另外，由于数据限制，西藏、宁夏、港澳台地区不纳入研究范围.

2　结果与分析

2.1全国城市扩张与能源碳排放脱钩分析

表1显示，2001～2010年，中国能源碳排放与城市扩张之间总体呈现扩张性负脱钩状态.这主要由于此阶段中国处于快速城市化时期，城市土地快速扩张，能源碳排放量大且明显超过城市土地扩张速度.自2004年，随着《国务院关于深化改革严格土地管理的决定》更加严格控制城市土地扩张的政策逐步实施，城市土地扩张态势明显趋缓.而且，“十二五”期间，产业结构逐步优化，能源碳排放量增速趋缓.由此导致2006～2010年(“十二五”)扩张性负脱钩状态相比2001～2006年(“十一五”)有所减弱.

表12001～2010年中国城市扩张与能源碳排放脱钩分析

Table 1Decoupling analysis of urban expansion and energy carbon emissions at the country level, China, 2001～2010

年份E(c,lu)E(c,ec)E(ec,Gpc)E(Gpc,ilp)E(ilp,lu)2001～20101.8820.9910.860-2144.487-0.0012001～20062.1820.9821.154112.2580.0172006～20101.1811.0100.594-73.867-0.027

从中间变量来看，①减排弹性，即能源碳排放与能源消费量之间的弹性，总体呈弱脱钩状态.“十一五”至“十二五”期间，脱钩状态由弱脱钩转为扩张性负脱钩，但弹性系数变化不大.由此表明，中国能源消费的减排技术亟需提高.②消费弹性，即能源消费量与人均GDP之间的弹性，总体呈弱脱钩状态.“十一五”至“十二五”期间，脱钩状态由扩张性负脱钩转为弱脱钩.由此表明，随着经济发展水平的快速提高，能源消费结构和能源利用效率逐步优化，但仍然有较大提升空间.③经济发展弹性，即人均GDP与工业化发展之间的弹性，总体呈强负脱钩状态.“十一五”至“十二五”期间，脱钩状态由扩张性负脱钩转为强负脱钩，其中，工业用地比重的呈负增长.由此表明，“十二五”期间，随着产业结构“退二进三”，经济发展对工业化扩张的依赖迅速降低.④工业化弹性，即城市扩张与工业化之间的弹性，总体呈强脱钩状态.“十一五”至“十二五”期间，脱钩状态由弱脱钩转为强脱钩.由此表明，在城市扩张迅速增加的同时，工业用地比重不仅没有快速上升反而有所下降，土地政策参与宏观调控在产业结构“退二进三”方面成效显著.

2.2东中西部城市扩张与能源碳排放脱钩分析

表2显示，2001～2010年，东、中、西部能源碳排放与城市扩张之间总体呈扩张性负脱钩状态，脱钩指数由东部向中部、西部逐步升高.“十一五”至“十二五”期间，东、中、西部脱钩指数均下降.可见，东部能源碳排放对城市扩张的依赖最小，中部其次，西部最强.

从中间变量来看，①2001～2010年，东、中部减排弹性总体呈弱脱钩状态且东部地区弹性系数

表22001～2010年中国东中西部城市扩张与能源碳排放脱钩分析

Table 2Decoupling analysis of urban expansion and energy carbon emissions at the regional level, China, 2001～2010

地域年份E(c,lu)E(c,ec)E(ec,Gpc)E(Gpc,ilp)E(ilp,lu)东部2001～20101.4850.9340.95248.3900.0352001～20061.6070.8841.22522.6280.0662006～20101.1181.0700.6498980.8200.000中部2001～20102.0960.9680.733-27.578-0.1072001～20062.8551.0021.030-42.616-0.0652006～20101.0840.9220.523-12.470-0.180西部2001～20102.6911.1530.836-55.910-0.0502001～20063.2551.2241.170-11.774-0.1932006～20101.3870.9660.58121.3620.116

较小.“十一五”至“十二五”期间，东部减排弹性由弱脱钩转为扩张性负脱钩，而中、西部地区由扩张性负脱钩转为弱脱钩.由此表明，尽管能源消费的减排技术水平大致由东部向中部、西部递减，但中、西部地区减排技术水平提升较快.②“十一五”至“十二五”期间，东、中、西部消费弹性由扩张性负脱钩转为弱脱钩.2001～2010年，消费弹性系数中部最低、西部其次、东部最高.由此表明，“十二五”期间，东、中、西部能源消费结构和能源利用效率均有所优化但仍然有较大提升空间，且能源消费结构和能源利用效率中部最高、西部其次、东部最低.③东部地区经济发展弹性呈扩张性负脱钩状态，且“十一五”至“十二五”期间弹性系数快速增长、工业用地比重增长趋缓，表明该地区经济增长对工业化扩张的依赖明显下降.中部地区经济发展弹性呈强负脱钩状态，其中工业用地比重呈负增长，表明该地区经济增长对工业化扩张的依赖较小.西部地区经济发展弹性总体呈强负脱钩，但“十二五”期间转为扩张性负脱钩，主要由于东、中部地区产业结构“退二进三”的同时，工业化扩张向西部转移.④东部地区工业化弹性呈弱脱钩状态，且“十二五”期间弹性指数明显下降，表明该地区工业化扩张对城市扩张的依赖明显下降.中部地区工业化弹性呈强脱钩状态，且“十二五”期间弹性指数明显下降、工业用地比重负增长，表明该地区产业结构“退二进三”、工业用地内涵挖潜成效显著.西部地区工业化弹性总体呈强脱钩状态，“十一五”至“十二五”期间转为扩张性负脱钩，表明该地区工业化扩张依然明显.这符合国家区域协调发展实际，即加快西部地区工业化发展，以缩小西部与东部、中部的发展差距.

2.3省域城市扩张与能源碳排放脱钩分析

表3显示，2001～2010年，北京、广东、重庆能源碳排放与城市扩张之间总体呈弱脱钩状态，其余省域均呈扩张性负脱钩状态.为深入揭示中国省域城市扩张与能源碳排放关系，选择北京、广东、重庆作为典型省域开展分析(表4).

表32001～2010年中国省域城市扩张与能源碳排放脱钩分析

Table 3Decoupling analysis of urban expansion and energy carbon emissions at the provincial level, China, 2001～2010

地域E(c,lu)E(c,ec)E(ec,Gpc)E(Gpc,ilp)E(ilp,lu)北京0.7441.0270.6712.4840.435天津1.7660.8180.741655.7580.004河北3.4170.8811.07411.4600.315山西2.0571.0140.6839.8020.303内蒙古3.7711.1390.944-48.112-0.073辽宁1.8960.9060.516-20.953-0.194吉林1.6140.8690.581-73.450-0.044黑龙江2.2170.9330.521129.7570.035上海2.5570.7710.971-1.890-1.807江苏1.4620.9900.98256.7780.026浙江1.4541.1201.0298.3260.152安徽1.6641.410.467-75.762-0.033福建1.7281.0231.211664.1900.002江西1.3850.8910.973-11.353-0.141山东1.8250.7991.28998.9260.018河南2.1391.1110.829-7.570-0.307湖北2.9130.8850.821131.9090.030湖南2.6640.7941.175-11.616-0.246广东0.8540.8981.0732.6000.341广西3.4231.0330.950-14.464-0.241海南6.7843.8631.049-4.378-0.383重庆0.7980.8340.7938.4760.142四川2.9631.0070.814-47.372-0.076贵州2.3691.3180.431-14.355-0.290云南1.2701.3331.11136.4660.024陕西4.0951.3290.829-186.673-0.020甘肃6.1731.0410.674-16.044-0.548青海12.0111.1281.0251876.1850.006新疆2.6231.2231.23736.1900.048

表42001～2010年中国典型省域城市扩张与能源碳排放脱钩分析

Table 4Decoupling analysis of urban expansion and energy carbon emissions in three typical provinces, China, 2001～2010

地域年份E(c,lu)E(c,ec)E(ec,Gpc)E(Gpc,ilp)E(ilp,lu)北京2001～20060.5030.9240.6551.2720.6542006～20102.1451.2090.796-4.285-0.520广东2001～20061.2330.8641.2183.0060.3902006～20100.5591.0120.8381.6040.411重庆2001～20060.6800.8201.05415.1840.0522006～20101.1240.9200.6284.0720.478

对比表3、表4可见，①“十一五”至“十二五”期间，北京、重庆能源碳排放与城市扩张之间由弱脱钩转为扩张性负脱钩状态，而广东由扩张性负脱钩状态转为弱脱钩.由此表明，北京、重庆的能源碳排放减排压力呈上升态势，而广东呈下降态势.其中，2001～2010年，北京的减排弹性总体呈扩张性负脱钩状态，广东、重庆总体呈弱脱钩状态.②“十一五”至“十二五”期间，北京、广东减排弹性由弱脱钩转为扩张性负脱钩状态.由此表明，北京的减排技术较差，广东其次，重庆最优.2001～2010年，北京的消费弹性均呈弱脱钩状态.广东总体呈扩张性负脱钩，但“十一五”至“十二五”期间由扩张性负脱钩转为弱脱钩.重庆总体呈弱脱钩状态，且“十一五”至“十二五”期间由扩张性负脱钩转为弱脱钩.由此表明，北京的能源消费结构和能源利用效率最高，重庆其次，广东最低但优化较快.③2001～2010年，北京、广东、重庆的经济发展弹性总体上均呈扩张性负脱钩状态，但重庆的弹性指数明显偏高.“十一五”至“十二五”期间，北京的经济发展弹性由扩张性负脱钩转为强负脱钩，其中，工业用地比重呈负增长.而广东、重庆的经济发展弹性一直呈扩张性负脱钩状态，但重庆的弹性指数下降较快.由此表明，北京的产业结构“退二进三”、工业用地内涵挖潜成效显著，而重庆经济发展对工业化扩张的依赖明显小于广东.④2001～2010年，北京、广东、重庆的工业化弹性总体均呈弱脱钩状态，且重庆的弹性指数最小、广东其次、北京最大.“十一五”至“十二五”时期，北京的工业化弹性由弱脱钩转为强脱钩，广东、重庆一直呈弱脱钩状态，但重庆的弹性指数增长明显快于广东.这主要由于区域协调发展及西部大开发战略实施,带动工业化扩张向重庆转移所致.

3　结论与建议

3.1主要结论

本文在构建能源碳排放与城市扩张脱钩分析模型基础上，运用能源消费及城市土地统计数据，分2001～2010年、2001～2006年(“十一五”)、2006～2010年(“十二五”)3个时段，从全国、东中西部、省域3个层面开展了中国能源碳排放与城市扩张脱钩关系的比较分析，得出以下主要结论：

(1)从全国层面来看，2001～2010年，能源碳排放快速增长且增速超过城市土地扩张速度，能源碳排放减排压力较大.但“十一五”至“十二五”期间，中国能源碳排放减排压力有所减缓.这主要得益于经济发展对工业化扩张的依赖迅速降低以及土地政策在产业结构“退二进三”方面的调控成效.然而，能源消费的减排技术、能源消费结构和能源利用效率亟需提升.

(2)从东中部地区层面来看，2001～2010年，能源碳排放快速增长且增速超过城市土地扩张速度，能源碳排放减排压力较大.“十一五”至“十二五”期间，伴随着城市土地快速扩张，东、中、西部能源碳排放减排压力均有所下降，但压力由东部向中部、西部逐次升高.其中，东部能源碳排放减排压力下降主要来自于能源消费结构和能源利用效率的提升；中部能源碳排放减排压力下降主要来自于产业结构“退二进三”、能源消费结构和能源利用效率逐步优化；西部能源碳排放减排压力下降主要来自于能源消费结构和能源利用效率逐步优化的提升、减排技术水平的提升.

(3)从省域层面来看，2001～2010年，北京、广东、重庆能源碳排放增速慢于城市土地扩张，相对于其余省域而言，北京、广东、重庆能源碳排放减排压力较小，但仍然有较大的优化空间.对于北京、广东、重庆3者而言，“十一五”至“十二五”期间，北京、重庆的能源碳排放减排压力呈上升态势，而广东的能源碳排放减排压力呈下降态势.其中，北京的压力上升主要由于减排技术水平提升较慢所致，但北京的能源消费结构和能源利用效率最高.重庆的压力上升主要由于减排技术水平提升较慢、工业化扩张所致.广东的压力下降主要由于产业结构“退二进三”、能源消费结构和能源利用效率优化所致.

3.2政策建议

以上研究表明，减缓中国能源碳排放可从能源消费技术和城市扩张调控2方面着手，具体政策建议如下：

(1)促进城市理性增长，注重城市化质量提升，引导并激励城乡居民生活、生产及国民经济活动以新能源替代化石能源消费，加快能源消费结构优化.同时，加大节能减排技术、能源高效集约利用技术研发及其成果转化力度.

(2)实施城市化与能源碳排放减量化的区域差别化政策.合理管控东部地区工业用地增长，大力发展服务型经济，切实促进该地区产业根本转型.大力推动节能减排技术在中部地区的推广应用.适度促进西部地区城市扩张，严格工业化扩张，加大产业结构“退二进三”力度.以北京、广东和重庆为试点省(直辖市)，围绕开展城市化与能源碳排放减量化开始节能减排技术推广、能源价格政策、碳排放调节税和碳排放减量化优秀城市评选等示范，带动全国城市扩张与能源碳排放逐步脱钩.

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【责任编辑： 陈钢】

Decoupling analysis of urban expansion and energy carbon emissions at the provincial level, 2001～2010, China

SONG Xiao-qing1, YI Hong-chao2, YE Xiao-qi2, XIAO Hong-wei3

(1. School of Geographical Sciences, Guangzhou University, Guangzhou 510006, China;2. Hunan Provincial Research Institute of Geological Sciences, Changsha 410007, China;3. Economic Forecasting Department, State Information Center, Beijing 100045, China)

Urban expansion links closely with industrialization, economic development and energy consumption. Based on this consideration, decoupling analysis model of urban expansion and energy carbon emissions was first established. Then, comparisons of decoupling analysis of urban expansion and energy carbon emissions in 2001～2010, 2001～2006 and 2006～2010 at the country level, regional level and provincial level were made by using statistical data. Results show that energy carbon emissions increased more rapidly than urban expansion in 2001～2010 at the country level. Energy carbon emission reduction faced serious challenges. Specifically, emission reduction technologies related to energy consumption, energy consumption structure and efficiency had much potential to improve. Pressure of energy carbon emission reduction at the country level, however, reduced from 2001～2006 to 2006～2010. Meanwhile, it varied remarkably among Eastern, Central and Western China and provinces.

urban expansion; energy consumption; carbon emission; decoupling analysis; China

2016-06-03;

2016-06-08

国家自然科学基金资助项目(41401191); 广东省自然科学基金资助项目(2015A030313504); 广东省教育厅资助项目(2014KQNCX109); 广州市哲学社会科学青年资助课题(15Q27); 广州市属高校科研资助项目(1201430923); 广州市科技计划资助软课题(201510020009)

宋小青(1984-)，男，讲师，博士.E-mail: sonniasxq@163.com

1671- 4229(2016)04-0083-06

文件名：164GZ16

F 119.9

A